Xử lý hàm lượng chất hữu cơ cao cho nhà máy cấp nước an dương thành phố hải phòng (tóm tắt)

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI ***** NGUYỄN HỮU ĐỨC XỬ LÝ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO CHO NGUYỄN HỮU ĐỨC KHÓA: 2020 – 2022 NHÀ MÁY CẤP NƯỚC AN DƯƠNG, THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI NGUYỄN HỮU ĐỨC KHÓA: 2020 - 2022 XỬ LÝ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO CHO NHÀ MÁY CẤP NƯỚC AN DƯƠNG - THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG Chuyên ngành: Kỹ thuật sở hạ tầng Mã số: 8.58.02.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ SỞ HẠ TẦNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN THANH SƠN TS PHẠM VĂN DƯƠNG XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN PGS.TS NGUYỄN LÂM QUẢNG Hà Nội – 2022 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực Đề tài luận văn Thạc sỹ chuyên ngành Kỹ thuật sở hạ tầng khoá học 2020-2022, Trường Đại học Kiến Trúc Hà Nội, đến đề tài “Xử lý hàm lượng chất hữu cao cho nhà máy cấp nước An Dương thành phố Hải Phòng” học viên Nguyễn Hữu Đức thực hồn thành Có kết nghiên cứu nêu trên, nỗ lực cố gắng thân, tác giả nhận giúp đỡ nhiệt tình nhiều tập thể quan, đơn vị, giảng viên, đồng nghiệp gia đình Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Chủ tịch; Tổng giám đốc, ban lãnh đạo Công ty Cổ phần Cấp nước Hải Phòng phòng Kỹ thuật, phòng Kiểm tra chất lượng, nhà máy nước An Dương Công ty; Ban giám hiệu, Khoa sau Đại học Khoa kỹ thuật hạ tầng Môi trường Đô thị trường Đại Học Kiến Trúc Hà Nội Tác giả đặc biệt xin cảm ơn bảo hướng dẫn tận tình PGS.TS Trần Thanh Sơn TS Phạm Văn Dương hai thầy trực tiếp hướng dẫn thực hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu nhiên luận văn cịn có nhiều điểm thiếu sót; tác giả tiếp tục nghiên cứu để bổ sung cho luận văn nhằm đưa giải pháp phù hợp cho vấn đề giảm thiểu, loại bỏ chất hữu nguồn nước mặt cho nhà máy cấp nước An Dương thành phố Hải Phòng Hà Nội ngày tháng năm 2022 TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN HỮU ĐỨC LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn thạc sĩ cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập tơi Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu Luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGUYỄN HỮU ĐỨC MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đổ thị MỞ ĐẦU * Lý cần thiết * Mục tiêu nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Khái niệm thuật ngữ sử dụng luận văn cách tính toán * Cấu trúc luận văn NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CẤP NƯỚC AN DƯƠNG THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG 1.1 Giới thiệu nhà máy nước An Dương 1.1.1 Khái quát chung nhà máy 1.1.2 Nguồn nước 1.1.3 Dân số phục vụ cấp nước 10 1.2 Dây chuyền công nghệ nhà máy nước An Dương 12 1.2.1 Dây chuyền công nghệ xử lý nước giai đoạn 12 1.2.2 Dây chuyền công nghệ xử lý nước giai đoạn 14 1.3 Chất lượng nước đầu vào 19 1.3.1 Đặc điểm chung 19 1.3.2 Tình trạng nhiễm chất hữu 20 1.4 Hiện trạng kỹ thuật công nghệ xử lý 27 1.4.1 Các nghiên cứu ứng dụng cho Nhà máy nước An Dương 27 1.4.2 Phương pháp Clo hóa sơ 28 1.4.3 Ứng dụng bể Upward Bio Contact Filtration (u-BCF) 31 1.5 Đánh giá đặt nhiệm vụ nghiên cứu 36 1.5.1 Phân loại 36 1.5.2 Đánh giá đặt nhiệm vụ nghiên cứu 37 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ CAO CHO NHÀ MÁY NƯỚC AN DƯƠNG 39 2.1 Cơ sở pháp lý tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt 39 2.1.1 Cơ sở pháp lý 39 2.1.2 Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt 40 2.2 Các phương pháp xử lý chất hữu công nghệ xử lý nước cấp 41 2.2.1 Lọc 41 2.2.2 Xử lý hóa học: 41 2.2.3 Q trình oxi hóa: 42 2.2.4 Hấp phụ: 43 2.3 Xây dựng mơ hình nghiên cứu đề tài 48 2.4 Xây dựng mơ hình thực nghiệm 51 2.4.1 Mơ hình trộn than hoạt tính với nước thơ 51 2.4.2 Mơ hình lọc áp lực: 52 2.5 Kinh nghiệm giới xử lý nguồn nước ô nhiễm hữu 56 2.5.1 Kinh nghiệm xử lý nguồn nước ô nhiễm hữu nước Nga 57 2.5.2 Kinh nghiệm xử lý nguồn nước ô nhiễm hữu nước Mỹ 58 2.5.3 Kinh nghiệm xử lý nguồn nước ô nhiễm hữu nước Pháp 59 CHƯƠNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ CHO NHÀ MÁY NƯỚC AN DƯƠNG, HẢI PHÒNG 64 3.1 Tổng hợp nhận xét kết thực nghiệm 64 3.1.1 Mơ hình trộn than hoạt tính với nước thơ 64 3.1.2 Mơ hình lọc áp lực: 68 3.2 Đề xuất giải pháp xử lý chất hữu cho nhà máy nước An Dương 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 89 Kiến nghị 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC – BẢNG SO SÁNH CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGUỒN AN DƯƠNG NĂM 2018-2019-2020 PHỤ LỤC – BẢN VẼ TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY NƯỚC AN DƯƠNG PHỤ LỤC – BẢN VẼ TỔNG THỂ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY NƯỚC AN DƯƠNG PHỤ LỤC – BẢN VẼ SƠ ĐỒ CAO TRÌNH THỦY LỰC PHỤ LỤC – BẢN VẼ BỂ uBCF – NHÀ MÁY NƯỚC AN DƯƠNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ NMN Nhà máy nước QHXD Quy hoạch xây dựng BYT Bộ Y Tế BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường XD Xây dựng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCXD Tiêu chuẩn xây dựng QCVN Quy chuẩn Việt Nam NĐ-CP Nghị định Chính phủ TP Thành phố UBND Uỷ ban nhân dân DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ Số hiệu bảng Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Biểu đồ 1.1 Biểu đồ 1.2 Biểu đồ 1.3 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Biểu đồ 3.1 Biểu đồ 3.2 Biểu đồ 3.3 Tên bảng Trang Dân số dự kiến đến năm 2025 khu vực quận trung tâm 11 Các công trình GĐ1 nhà máy nước An Dương 13 Thơng số cơng nghệ cơng trình TXL 18 Theo dõi bể uBCF Nhà máy nước An Dương tháng 35 1/2022 Biểu đồ so sánh số Pecmanganat nước thô Quán 24 Vĩnh với QCVN 01-1:2018/BYT năm 2018 Biểu đồ so sánh số Pecmanganat nước thô Quán 25 Vĩnh với QCVN 01-1:2018/BYT năm 2019 Biểu đồ so sánh số Pecmanganat nước thô Quán 26 Vĩnh với QCVN 01-1:2018/BYT năm 2020 Các thông số kỹ thuật loại than hoạt tính 49 Các thơng số kỹ thuật mơ hình lọc áp lực 53 Các thơng số kỹ thuật thuốc trừ sâu 54 Kết thí nghiệm mơ hình trộn than hoạt tính 64 Kết thí nghiệm mơ hình trộn than hoạt tính theo hiệu 66 xử lý Kết thí nghiệm mơ hình cột lọc áp lực 68 Hiệu xử lý loại than theo vận tốc lọc mơ hình 72 lọc áp lực Kết thí nghiệm quy đổi mơ hình cột lọc áp lực 73 COD lớn mà mơ hình xử lý theo vận tốc 75 lọc Hiệu xử lý thuốc trừ sâu mơ hình lọc áp lực 78 Bảng tính chi phí đầu tư 87 Bảng tính giá nước tăng 88 Thể hiệu xử lý chất hữu than gáo dứa 65 phương pháp trộn với nước thô Thể hiệu xử lý chất hữu than tre 66 phương pháp trộn với nước thô Hiệu xử lý chất hữu cao than bột trộn với 67 Biểu đồ 3.4 Biểu đồ 3.5 Biểu đồ 3.6 Biểu đồ 3.7 Biểu đồ 3.8 Biểu đồ 3.9 Biểu đồ 3.10 Biểu đồ 3.11 Biểu đồ 3.12 Biểu đồ 3.13 Biểu đồ 3.14 nước thơ với hóa chất keo tụ COD nước sau xử lý mơ hình theo vận tốc lọc than Norrit COD nước sau xử lý mô hình theo vận tốc lọc than tre COD nước sau xử lý mơ hình theo vận tốc lọc than gáo dừa COD nước sau xử lý mơ hình theo vận tốc lọc loại than quy COD nguồn Biểu đồ xử lý loại than theo vận tốc lọc Giới hạn COD nước nguồn mà mơ hình than Norrit xử lý tiêu chuẩn Giới hạn COD nước nguồn mà mơ hình than tre xử lý tiêu chuẩn Giới hạn COD nước nguồn mà mơ hình than gáo dừa xử lý tiêu chuẩn Hiệu xử lý thuốc trừ sâu than Norrit cột lọc áp lực Hiệu xử lý thuốc trừ sâu than tre cột lọc áp lực Hiệu xử lý thuốc trừ sâu than gáo dừa cột lọc áp lực 69 70 70 74 74 76 77 77 79 79 80  Phương pháp chuyên gia * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý hàm lượng chất hữu cao nước nguồn cho nhà máy nước An Dương Thành phố Hải Phòng - Ý nghĩa thực tiễn: Tìm biện pháp xử lý nước hiệu nhằm loại bỏ chất hữu cao nguồn nước mặt khu vực thành phố Hải Phòng – Nhà máy nước An Dương Có ý nghĩa lớn việc xử lý nước cấp cho nhu cầu sống người, đảm bảo chất lượng nước cấp an toàn cho sức khoẻ người * Khái niệm thuật ngữ sử dụng luận văn cách tính tốn Các thơng số kỹ thuật than hoạt tính: Trị số Iodine (đơn vị mg/g): Trị số Iodine lượng mg Iodine mà 1g than hoạt tính hấp phụ Trị số Iodine thể khả hấp phụ chất có khối lượng phân tử nhỏ có cấu tạo phân tử phức tạp lỗ rỗng than hoạt tính, thể khối lượng lỗ rỗng có than Than hoạt tính hấp phụ chất với cấu tạo phân tử nhỏ phức tạp Trị số Iodine thông số thể đầy đủ khả hấp phụ than hoạt tính Trị số tính tốn cấp độ hoạt động than hoạt tính (trị số cao thể cấp độ hấp phụ cao than hoạt tính), thường thể qua đơn vị mg/g (trị số Iodine thường từ 500–1200 mg/g) Trị số thể khả hấp phụ chất có kích thước từ 0-20Ǻ từ 0-2nm thông qua khả hấp phụ Iodine vào lỗ rỗng chất hấp phụ Diện tích bề mặt than từ 900 m²/g and 1100 m²/g Để xác định trị số Iodine sử dụng phương pháp ASTM D4607-94 Trị số Molasses: Trị số Molasses tính tốn khả hấp phụ chất có khối lượng phân tử lớn chất hấp phụ thông qua độ tẩy mầu cho hàm lượng dung dịch Molasses vào chất hấp phụ Tùy thuộc vào kích thước lỗ rỗng chất hấp phụ Trị số Molasses thể lỗ rỗng hấp phụ hợp chất có kích thuớc > 20Ǻ hay >2nm thơng qua khả nâng hấp phụ Molasses vào lỗ rỗng Trị số Molasses cao thể khả hấp phụ cao chất có khối lượng phân tử lớn Trị số Methylene Blue: Trị số Methylene Blue tính tốn khả hấp phụ chất có khối lượng phân tử trung bình có kích thước từ 20Ǻ đến 50Å, hay từ đến nm Trị số Methylene Blue lượng g Methylene Blue/ 100g chất hấp phụ lượng mg Methylene Blue / 1g chất hấp phụ (thường từ 11-28 g/100g) Các thơng số kỹ thuật thuốc trừ sâu: Tính hồ tan: Tính hồ tan chất hay dung dịch mức độ hoà tan chất (hay dung dịch) vào chất (hay dung dịch) khác hay dung mơi Độ tan chất hố học nước phụ thuộc vào nhiệt độ tính chất hố học thành phần khác có nước Độ hoà tan nước thường biểu thị mg/l, phần triệu ppm Hệ số riêng phần octanol-nước: Là hệ số phân bố chất hai môi trường hữu nước Môi trường hữu sinh vật cạn sinh vật nước Đây số quan trọng nghiên cứu phát tán dịch chuyển chất ô nhiễm hữu môi trường Hệ số riêng phần octanol-nước số không thứ nguyên định nghĩa sau: Kow=C0/C LogKow = log(C0/C) Trong C0: nồng độ octanol (mg/l g/l) C: nồng độ nước (mg/l g/l) Giá trị Kow chất khác khoảng từ 10 -3 đến 107 Một chất có giá trị Kow thấp